книги / Технология машиностроения.-1
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2018
УДК 621-043.84(078) Т38
Авторы: В.А. Лосев, Е.А. Морозов, Е.А. Гашев, А.А. Дроздов, П.Н. Килина, А.С. Кузнецов, А.О. Трофимов
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор А.М. Ханов (Пермский национальный исследовательский политехнический университет);
канд. техн. наук И.В.Подборнов (ЗАО «Новомет-Пермь»)
Технология машиностроения : учеб. пособие / В.А. ЛоТ38 сев, Е.А. Морозов, Е.А. Гашев [и др.]. – Пермь : Изд-во Перм.
нац. исслед. политехн. ун-та, 2018. – 124 с.
ISBN 978-5-398-01943-8
Представлен теоретический и практический материал по проектированию технологических процессов механической обработки. Рассмотрены основные термины технологии машиностроения, вопросы базирования, достижения точности и качества поверхностного слоя деталей машин. Приведены методики расчета размерных цепей, а также размерный анализ технологических процессов и решение технологических задач с помощью размерных цепей.
Предназначено для студентов вузов, обучающихся по направлению 15.03.01 – Машиностроение, профилю «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» и др. Может быть полезно специалистам предприятий и аспирантам.
УДК 621-043.84(078)
ISBN 978-5-398-01943-8 |
© ПНИПУ, 2018 |
2
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Предисловие......................................................................................... |
5 |
|
1. |
Машина как объект производства.................................................. |
7 |
|
1.1. Производственный и технологический процессы.................. |
8 |
|
1.2. Виды (типы) производства....................................................... |
9 |
|
1.3. Структура технологического процесса................................... |
11 |
2. |
Базирование деталей........................................................................ |
17 |
|
2.1. Поверхности и базы обрабатываемой детали......................... |
17 |
|
2.2. Условные обозначения установочных элементов.................. |
19 |
|
2.3. Принцип постоянства и совмещения баз................................ |
22 |
3. |
Точность в машиностроении и методы ее достижения............... |
27 |
|
3.1. Метод пробных ходов (проходов) и замеров.......................... |
27 |
|
3.2. Метод автоматического получения размеров |
|
|
на настроенных станках .................................................................. |
28 |
|
3.3. Обеспечение точности механической обработки................... |
30 |
|
3.4. Методы настройки станков...................................................... |
31 |
4. |
Проектирование технологических процессов.............................. |
33 |
5. |
Размерные цепи и методы их расчета............................................ |
43 |
|
5.1. Задачи, решаемые расчетом размерных цепей....................... |
46 |
|
5.2. Расчет размерных цепей........................................................... |
47 |
|
5.3. Способ расчета «максимум-минимум»................................... |
49 |
|
5.4. Методика выявления звеньев размерных цепей..................... |
53 |
|
5.5. Теоретико-вероятностный способ расчета размерных |
|
|
цепей................................................................................................. |
54 |
|
5.6. Решение прямой задачи способом равного квалитета........... |
56 |
|
5.7. Решение прямой задачи вероятностным способом |
|
|
равного квалитета............................................................................ |
57 |
6. |
Размерный анализ и обоснование принятия технологических |
|
решений................................................................................................ |
65 |
|
7. |
Определение межоперационных припусков ................................. |
87 |
8. |
Размерный анализ технологического процесса изготовления |
|
детали.................................................................................................... |
92 |
3
9. Точность обработки деталей........................................................... |
102 |
10. Качество поверхности деталей машин......................................... |
108 |
10.1. Деформационное упрочнение металла поверхностного |
|
слоя (наклеп) .................................................................................... |
108 |
10.2. Шероховатость поверхности.................................................. |
109 |
10.3. Взаимосвязь точности и шероховатости............................... |
114 |
11. Термическая и химико-термическая обработка в технологии |
|
изготовления деталей ......................................................................... |
116 |
Список литературы.............................................................................. |
122 |
4
ПРЕДИСЛОВИЕ
«Техно» – по-гречески искусство, но в соответствии с реалиями сегодняшнего дня более точным переводом будет не искусство, а навык, умение. Навык и умение это всегда что-то определенное, повторяющееся. Это способ, например, получения продукта. Его всегда можно разделить на составляющие (делай раз, делай два, делай три). Эти составляющие можно описать так, чтобы другой человек мог их воспроизвести и сделать вещь.
В этом и состоит глубинная суть технологий. Они всегда записываются, их приводят к стандарту и совершенствуют. Технологию всегда можно перевести в информационную форму, отличную от ее материального воплощения. Технологию получения стали можно изложить на бумаге, и для этого не нужна металлургическая печь.
Под технологией машиностроения (ТМС) понимают научную дисциплину (прикладную), рассматривающую процессы механической обработки деталей машин и их сборки, а также вопросы выбора заготовок и методы их изготовления.
«Технология» требует оптимальных решений, и многие из них возведены в «постулат» (единство установочных и измерительных баз, неизменность баз). Технологу нужно действовать по давно отработанным правилам. Но эти правила подобны нотам и законам композиции. А музыку, как известно, пишет композитор, как и технолог – технологию обработки деталей.
Цель дисциплины «Технология машиностроения» – выявле-
ние и изучение взаимосвязей между элементами технологической системы при изготовлении машин.
Задачи изучения дисциплины. В процессе освоения дисцип-
лины необходимо изучить:
•основные понятия и определения;
•взаимосвязи в производственном процессе изготовления ма-
шины;
•базы и базирование;
•основы размерного анализа;
5
•сборочные размерные цепи;
•формирование физико-механических характеристик материала;
•закономерности формирования размерных связей в детали при ее изготовлении;
•нормирование производственного процесса;
•основы проектирования технологического процесса обработки детали машин.
6
1. МАШИНА КАК ОБЪЕКТ ПРОИЗВОДСТВА
Машина (лат. machina – механизм, устройство, конструкция) – это техническое устройство, осуществляющее механические движения для производства полезной работы или преобразования энергии.
Машины делятся на два класса:
•машины-двигатели – служат для преобразования одного вида энергии в другой;
•рабочие машины (машины-орудия) – производят изменения формы, свойств и положения предмета труда.
Машины, механизмы, их агрегаты или детали в процессе про-
изводства их на предприятии являются изделиями.
Деталь по ГОСТ 2.101–68 – это изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций (валик, корпус и т.п.)
Сборочная единица (узел) – изделие (шпиндельный узел, коробка скоростей), составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе при помощи сборочных операций (свинчивание, сочленение, клепка, сварка, пайка, опрессовка, развальцовка, склеивание, сшивка, укладка и т.п.).
Агрегат – это совокупность механизмов. Агрегаты создают, как правило, для решения какой-либо одной задачи. Иногда агрегатом называют несколько машин, работающих вместе, например машин- но-тракторный агрегат.
Сборку изделия из агрегатов называют агрегатной или мо-
дульной.
Технологическая сборочная единица (узел) – это сборочная еди-
ница, которая собирается отдельно от других составных частей изделия и может выполнять определенную функцию только совместно
сдругими составными частями (станина, поворотная головка, стол и салазки, консоль, коробка подач и другие части металлорежущего станка).
7
Характеристики качества машин
Эксплуатационные показатели:
•работоспособность;
•надежность;
•срок службы;
•ресурс;
•безотказность;
•долговечность.
Производственно-технологические показатели:
•трудоемкость;
•станкоемкость;
•производственный цикл;
•конструктивная преемственность изделия;
•технологическая преемственность изделия.
Кроме этого, экономичность эксплуатации, изготовления и ремонта.
Качество машины (продукции) по ГОСТ 15467–79 – совокупность свойств, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенным потребностям в соответствии с ее назначением.
1.1. Производственный и технологический процессы
Производственный процесс по ГОСТ 14.004–83 – это совокуп-
ность всех действий людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для изготовления и ремонта продукции.
Выделяют следующие этапы:
1)получение (изготовление) исходных заготовок деталей: прокат, литье, ковка, штамповка и т.п.;
2)механическая обработка заготовок на станках с целью получения деталей с заданными размерами и формами;
3)сборка сборочных единиц;
4)сборка всей машины;
5)испытание и регулирование машин;
6)окраска, отделка, упаковка машины.
8
«Технологический процесс» по ГОСТ 3.1109–82 – часть произ-
водственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда.
1.2.Виды (типы) производства
Взависимости от программы выпуска, вида продукции, технических и экономических условий выполнения производственного процесса все производства делятся:
•на единичное (индивидуальное);
•серийное (мелко-, средне-, крупно-);
•массовое.
Производственный и технологический процессы каждого из этих типов производства имеют свои особенности.
Единичным называют производство, характеризуемое малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не предусматривается (ГОСТ 14.004–83). На одном и том же заводе (цехе/участке) могут существовать различные виды производства, т.е. различные детали изготавливаются на заводе или цехе по разным технологическим принципам. Например, тяжелое машиностроение и ракетостроение работают в условиях единичного производства, однако мелкие детали, производящиеся на таком производстве в большом количестве, изготавливаются серийно или даже массово.
Единичное производство – универсальное; изготавливаются разнохарактерные изделия, поэтому оно должно быть гибким, приспособленным к выполнению различных заданий.
Признаки единичного производства:
•наличие универсального оборудования для изготовления изделий широкой номенклатуры;
•технологический процесс имеет концентрированный харак-
тер: на одном рабочем месте выполняется несколько операций, а иногда и полная обработка деталей разнообразных конструкций и из различных материалов;
9
•приспособление (оснастка) имеет универсальный характер, например, УСП;
•режущий и мерительный инструмент должен быть универсальным (стандартным).
Серийное производство – характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями.
Основной принцип – выполнение операций механической обработки и сборки всей партии (серии) целиком. Понятия «партия» и «серия» обозначают количество одновременно запускаемых в производство деталей и машин соответственно. Технологический процесс в серийном производстве строится по принципу дифференциации, т.е. разделения на отдельные операции, которые закреплены за отдельными станками (рабочими местами).
Применяемые станки: универсальные, специализированные, специальные, автоматизированные, агрегатные.
При использовании универсальных станков широко применяется:
•оснастка «нулевой» очереди;
•специализированные и специальные приспособления;
•специализированный и специальный режущий инструмент;
•измерительный инструмент в виде предельных (стандартных
испециальных) калибров и шаблонов.
Массовым производством называют производство, характеризуемое большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых или ремонтируемых продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция.
Поточно-массовое производство характеризуется тактом выпуска – интервалом между выпуском двух смежных изделий.
При массовом прямоточном производстве такт не всегда соблюдается, образуются заделы на станках, и движение заготовок протекает с перерывами.
При крупносерийном и массовом производстве технологический процесс строится по принципам:
10